(57)【要約】【課題】低コストに、かつ効率よく製造できる動力伝達シャフトを提供する。【解決手段】ダストカバー１０で、軸受１をシャフト部に対して軸方向で位置決めした。これにより、従来、軸受をシャフト部に対して位置決めするために使用されていたサークリップが不要となるため、部材数および工程数を削減することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
等速自在継手の外側継手部材と、外側継手部材との間でトルク伝達を行うシャフト部と、シャフト部に固定された軸受とを有する動力伝達シャフトにおいて、
シャフト部に固定したダストカバーで、軸受をシャフト部に対して軸方向で位置決めしたことを特徴とする動力伝達シャフト。
【請求項２】
ダストカバーに、シャフト部の外周面に嵌合する筒部を設け、この筒部の軸受から離隔する側の端部をシャフト部と係合させた請求項１記載の動力伝達シャフト。
【請求項３】
筒部のうち、前記端部を含む一部領域を、軸受から離隔する方向へ向けて縮径するテーパ形状にした請求項２記載の動力伝達シャフト。
【請求項４】
ダストカバーに、筒部の外径側に延びる鍔部を設け、鍔部の軸受と対向する端面に、軸受側に突出して軸受内輪と軸方向で当接する当接部を設けた請求項２または３いずれかに記載の動力伝達シャフト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車のドライブシャフト等として使用される動力伝達シャフトに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動車のフロント用ドライブシャフトにおいて、変速機の差動装置（デファレンシャル）が左右の車輪の片側に偏在して配置される場合、発進時や加速時にハンドルが取られたり車両が偏向したりする、いわゆるトルクステア現象が発生するおそれがある。この問題を解決するため、例えば特許文献１のドライブシャフトでは、左右いずれか一方の等速ジョイントに延長軸部を設け、車体中心線に対する左右等速ジョイントの配設位置を均等位置に近づけている。
【０００３】
このようなドライブシャフトにおいて、等速ジョイントと差動装置との間の軸部が長大化することにより、車両振動に伴い軸部の振れが生じるおそれがある。軸部と差動装置とはスプライン結合されているが、このスプラインの嵌合長は軸部の長さに対して短いため、軸部の振れを抑えるほどの固定力は有さない。この点に鑑み、例えば特許文献２では、中間軸の等速自在継手側端部を、ブラケットおよびベアリングを介してエンジンに回転自在に固定することで、中間軸の振れを抑えている。ベアリング１’は、図７に示すように、サークリップ５１によって中間軸５０に対して軸方向一方に位置決めされている。
【０００４】
また、このような自動車のドライブシャフトでは、走行時に路上の粉塵などが軸受１’の内部に混入するおそれが高い。軸受１’内への異物の混入を防ぐために、上記の特許文献２のドライブシャフトでは、ダストカバー５２が装着されている（図７を参照）。なお、図７では、他の図面と整合させるため、特許文献２とは異なる符合を付している。
【特許文献１】特開２０００−２８０７０６号公報
【特許文献２】実公平７−３０４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、従来のドライブシャフトでは、軸受をシャフトに固定する目的と、軸受内への異物の混入を防ぐ目的とを達成するために、それぞれサークリップおよびダストカバーといった別部材およびこれらを組付ける工程が必要であった。
【０００６】
本発明の課題は、低コストに、かつ効率よく製造できる動力伝達シャフトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決するため、本発明の動力伝達シャフトは、等速自在継手の外側継手部材と、外側継手部材との間でトルク伝達を行うシャフト部と、シャフト部に固定された軸受とを有し、シャフト部に固定したダストカバーで、軸受をシャフト部に対して軸方向で位置決めしたことを特徴とする。
【０００８】
このように、本発明では、軸受内部への異物の混入を防ぐダストカバーにより、軸受の位置決めを行う。よって、従来品に使用されていたサークリップ等の固定具が不要となるため、部材数および工程数を減らすことができ、コストの低減および生産性の向上を図ることができる。
【０００９】
このダストカバーに、シャフト部の外周面に嵌合する筒部を設け、この筒部の軸受から離隔する側の端部をシャフト部と係合させると、ダストカバーの抜けを確実に防止することができ、軸受の位置決めをより一層確実に行うことが可能となる。
【００１０】
また、このダストカバーの筒部のうち、前記端部を含む一部領域を、軸受から離隔する方向へ向けて縮径するテーパ形状としておくと、前記端部をシャフト部に容易に係合させることが可能となる。すなわち、ダストカバーの筒部をシャフト部へ嵌合させると、筒部のテーパ部が拡径方向に弾性変形する。この場合、例えばシャフト部に溝等の凹部を予め形成しておけば、シャフト部に嵌合したダストカバーを推し進めるだけで、テーパ部が凹部と対向すると同時に縮径方向に弾性的に復元し、筒部の前記端部が凹部の内壁と係合するので、ワンタッチでダストカバーの取り付けが可能となる。
【００１１】
また、このダストカバーに、筒部の外径側に延びる鍔部を設け、鍔部の軸受と対向する端面に軸受側に突出して設けた当接部を、軸受内輪と軸方向で当接させれば、鍔部と軸受外輪との間に適度の軸方向隙間を確保することができ、鍔部と軸受外輪との干渉を確実に防止できる。また、筒部の端部をシャフト部と係合させた状態で当接部が軸受内輪と当接するため、当接部、さらには筒部にテーパ部を設けた場合はテーパ部が僅かに弾性変形する。これにより、ダストカバーが軸方向かつ伸張方向の弾性力を生じるので、ダストカバーをガタなくシャフト部に固定することができ、軸受の位置決め効果を高めることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、本発明によれば、低コストに、かつ効率よく製造できる動力伝達シャフトが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を自動車のフロント用ドライブシャフトに適用した場合を例にとって、実施形態を説明する。なお、上述のように、自動車のフロント用ドライブシャフトは、トルクステア現象を回避するため、左右いずれか一方の摺動式等速ジョイントの外側継手部材に取り付けられたシャフト部を延長し、左右の等速ジョイントを車体中心線に対して均等に配設する必要がある。本実施形態では、延長されたシャフト部が取り付けられた摺動式等速ジョイントＪ１を備えたドライブシャフトを示している。
【００１４】
図１は、デファレンシャル側（以下、デフ側）の摺動式等速自在継手Ｊ1と、ホイール側の固定式等速自在継手Ｊ2（本実施形態ではツェッパ型を例示）と、各等速自在継手の内側継手部材同士を接続する中間シャフトＳとからなる自動車のドライブシャフトを例示している。図示する実施の形態では中間シャフトＳを中空とすることにより軽量化を図ってある。中空シャフトは中間部分のパイプの両端に連結要素を溶接や圧接にて接合したものでもよいが、より軽量化を図るために、中間部分と連結要素を一体的に加工することが好ましい。その加工方法としては、鋼材から形成されたパイプの端部を加工して連結要素と成してもよいし、電縫管やシームレス管などの鋼製素管を塑性加工によって全体を加工して成してもよい。なお、左右のドライブシャフトで、各中間シャフトＳの長さは等しくする。
【００１５】
デフ側の摺動式等速自在継手Ｊ1は、図２および図３に示すように、外側継手部材２と、内側継手部材としてのトリポード部材４と、トルク伝達要素としてのローラ・アセンブリ３と、ブーツ５とを主要な構成要素としている。外側継手部材２には、これとトルク伝達を行うシャフト部が設けられる。本実施形態では、シャフト部が外側継手部材２に一体形成されたステム部２６で構成される場合を例示しているが、シャフト部を外側継手部材２と別体に形成することもできる。
【００１６】
図示した実施の形態では、外側継手部材２は一体に形成されたマウス部２２とステム部２６とからなる。ステム部２６は端部に形成したスプライン軸２８（またはセレーション軸、以下同じ）にてデファレンシャル（図示せず）とトルク伝達可能に結合する。マウス部２２は一端にて開口したカップ状で、内周の円周方向三等分位置に軸方向に延びるトラック溝２４が形成してある。マウス部２２の外周面は、横断面（図３（Ａ））で見ると、大径部２２ａと小径部２２ｂが交互に現れる非円筒形状である。この実施の形態の場合、大径部２２ａはトラック溝２４に対応する凸円弧形状の部分で、小径部は隣り合うトラック溝２４間の部分に対応する凹円弧形状の部分である。
【００１７】
トリポード部材４はボス４２と脚軸４６とからなる。ボス４２には中間シャフトＳとトルク伝達可能に結合するスプラインまたはセレーション穴４４が形成してある。脚軸４６はボス４２の円周方向三等分位置から半径方向に突出している。本実施形態では、図３（Ｂ）に示すように、各脚軸４６の横断面は、長軸が継手の軸線方向に対して直行する略楕円形状である場合を例示しているが、脚軸４６の横断面形状はこれに限定されず、例えば真円形状とすることもできる。
【００１８】
各脚軸４６の外周にローラ・アセンブリ３が配置してある。ローラ・アセンブリ３は、複数の転動体３４を介して相対回転自在のアウタ・ローラ３２とインナ・ローラ３６とで構成されている。転動体３４はここでは針状ころで、アウタ・ローラの円筒形内周面およびインナ・ローラ３６の円筒形外周面が、針状ころが転動する軌道面となっている。図３（Ｂ）に示すように、針状ころ３４は、できるだけ多くのころを入れた、保持器のない、いわゆる総ころ状態で組み込まれている。アウタ・ローラ３２の内周面に形成した輪溝に装着したワッシャ３８でインナ・ローラ３６および転動体３４の抜け止めをしてある。
【００１９】
インナ・ローラ３６の内周面の母線形状は軸方向の中央部が凸となった曲線である。このため、インナ・ローラ３６ひいてはローラ・アセンブリ３は、脚軸４６に対し、回転、首振り、軸方向移動が可能である。
【００２０】
アウタ・ローラ３２の外周面は球面の一部すなわち部分球面状であり、外側継手部材２のトラック溝２４のローラ案内面とアンギュラコンタクトする。アウタ・ローラ３２とローラ案内面とがアンギュラコンタクトをなすことによって、ローラ・アセンブリ３の姿勢が一層安定し、アウタ・ローラ３２がローラ案内面上をより少ない抵抗で転動することができる。なお、別の実施の形態として、アウタ・ローラ３２とローラ案内面とがサーキュラコンタクトをなすようにしてもよい。
【００２１】
このようなドライブシャフトは、上述のように、ステム部２６が延長されているため、回転に伴い振れが生じるおそれがある。ステム部２６はスプライン軸２８によってデファレンシャルと嵌合されているが、嵌合長が短いため、ドライブシャフトの振れを抑えるほどの結合力は有さない。本実施形態では、ドライブシャフトの振れを抑えるため、ステム部２６に軸受１を装着し、その軸受１をブラケットに固定し、さらにブラケットを車両に取り付けることによりステム部２６を回転自在に支持している（図示省略）。マウス部２２は他の部分に比べ重く、振れによる荷重が大きいため、軸受１はステム部２６のできるだけマウス部２２の近傍を支持することが望ましい。
【００２２】
図２に示すように、軸受１は、ステム部２６の円筒面２６ａに固定される軸受内輪１ａと、軸受内輪１ａに対して回転する軸受外輪１ｂと、これらの間に保持される複数個のボール１ｃとで構成される。軸受内輪１ａと軸受外輪１ｂとの間の隙間の両端開口部は、シール部材１ｄによりシールされている。軸受内輪１ａの内周面１ａ１は、ステム部２６の円筒面２６ａに圧入されている。また、軸受１は、軸受内輪１ａがステム部２６のマウス部２２近傍に設けられた肩部２６ｂの肩面２６ｂ１とダストカバー１０とによって軸方向両側から挾持されることにより、ステム部２６の円筒面２６ａ上に軸方向に位置決め固定される。
【００２３】
ダストカバー１０は、断面Ｌ字形の金属板等からなるプレス成形品で、図４（Ａ）のように、ステム部２６の円筒面２６ａと嵌合する筒部１１と、筒部１１のホイール側端部から外径方向に延在する鍔部１２とからなる。筒部１１が円筒面２６ａに圧入固定されることで、軸受１をある程度の軸力で軸方向に固定することができるが、もし軸力が不足し、軸受１がステム部２６上で軸方向にずれると、動力伝達能力に支障をきたしたり、他部品と干渉したりするなどの不具合が生じる。かかる不具合を回避するために、本発明では、筒部１１のデフ側端部に係止部１１ａを有し、この係止部１１ａがステム部２６の円筒面２６ａに設けられた環状溝３０と係合することにより、軸受１を軸方向に確実に固定する。
【００２４】
係止部１１ａは、デフ側へ向けて縮径するテーパ形状を呈する。係止部１１ａの軸方向寸法Ｌ１は、２〜５ｍｍの範囲内に設定することが望ましい。２ｍｍ以下だとステム部２６の円筒面２６ａに設けられた環状溝３０との十分な係合力が得られず、係止部１１ａが環状溝３０から外れるおそれがあり、５ｍｍ以上だと部材が大きくなりすぎ、ステム部２６の形状等を制限するおそれがあるからである。また、係止部１１ａの軸方向に対する傾斜角θは、１０°〜３０°の範囲内に設定することが望ましい。１０°以下だとステム部２６との十分な係合力が得られず、３０°以上だと、ダストカバー１０をステム部２６に挿入する際に、係止部１１ａとステム部２６とが過度に干渉し、部材の損傷等を招くおそれがあるからである。
【００２５】
ダストカバー１０の鍔部１２は、筒部１１のホイール側の端部に外径側に突出して設けられた当接部１２ａと、軸受１の内輪１ａと外輪１ｂとの間の隙間を覆い、軸受１の内部への異物の侵入を防ぐカバー部１２ｂとを一体に有する。カバー部１２ｂは、本実施形態では軸方向に垂直な平面である。当接部１２ａが軸受１の内輪１ａのデフ側端面１ａ３と軸方向で当接することにより、カバー部１２ｂは、外輪１ｂのデフ側端面１ｂ１と軸方向に離隔して配置される。カバー部１２ｂと外輪１ｂのデフ側端面１ｂ１との軸方向間隔Ｌ２（図４（Ａ）では、当接部１２ａとカバー部１２ｂとの軸方向間隔で示す）は、０．５〜２．０ｍｍに設定するのが良い。０．５ｍｍ以下だと、外輪１ｂの回転時にカバー部１２ｂと外輪１ｂとが干渉し、回転を妨げる恐れがあり、２．０ｍｍ以上だと、異物の侵入を防止する効果が十分に得られないためである。
【００２６】
環状溝３０は、図４（Ｂ）に示すように、テーパ面３０ａと、溝底３０ｃと、溝底３０ｃのデフ側端部に形成された軸方向に垂直な内壁３０ｂとで構成される。図５に示すように、環状溝３０の軸方向寸法Ｌ４は、係止部１１ａの軸方向寸法Ｌ１より大きく設定される。これにより、環状溝３０に係止部１１ａが係合した状態において、係止部１１ａが、円筒面２６ａと環状溝３０との境界に形成される角部と干渉することにより、ダストカバー１０がステム部２６の円筒面２６ａから浮き上がることを防止できる。また、環状溝３０の溝深さＬ５は、挿入前の自然状態の係止部１１ａ（図５の一点鎖線で示す）の径方向寸法Ｌ３よりも小さく設定される。これにより、環状溝３０に係止部１１ａが係合した状態において、係止部１１ａは弾性力により溝底３０ｃに押し付けられ、係止部１１ａと環状溝３０との係合が外れることを防止できる。また、溝深さＬ５は、係止部１１ａと確実に係合するために一定以上の深さを有し、例えば０．３ｍｍ以上に設定される。環状溝３０の形状を以上のように設定すると、係止部１１ａと環状溝３０との係合を強固にすることができ、軸受１はダストカバー１０によって確実に固定される。
【００２７】
また、ステム部２６に環状溝３０が形成されることにより、後述するダストカバー１０をステム部２６へ圧入する際、ダストカバー１０のホイール側端部と環状溝３０とが係合し、それ以上の圧入ができなくなるおそれがある。上記のように、環状溝３０の軸受１側にテーパ面３０ａを設けることにより、圧入時におけるダストカバー１０と環状溝３０との係合を回避できるため、挿入をスムーズに行うことができる。テーパ面３０ａの軸方向に対する傾斜角を２０°〜３０°に設定すると、ダストカバー１０と環状溝３０との係合を確実に回避できるため好ましい。さらに、ダストカバー１０の筒部１１の軸方向寸法は環状溝３０の軸方向寸法よりも大きく設定される。筒部１１全体が環状溝３０に嵌まり込んでしまうと、所定位置までダストカバー１０を挿入することができないためである。
【００２８】
軸受１のホイール側には、ホイール側からの異物の侵入を防ぐダストカバー２０が配置される。ダストカバー２０は筒部２０ａと鍔部２０ｂとを有する断面Ｌ字型に形成される。筒部２０ａはステム部２６の肩部２６ｂの外周面に圧入される。鍔部２０ｂは、軸受１の外輪１ｂとの干渉を防ぐために、軸受１と軸方向に離隔して配置される。鍔部２０ｂと軸受１との軸方向間隔は、上記と同じ理由により、０．５〜２．０ｍｍの範囲内に設定することが望ましい。
【００２９】
次に、軸受１のステム部２６への固定方法を説明する。
【００３０】
まず、ダストカバー２０をステム部２６のデフ側端部から圧入し、ステム部２６の肩部２６ｂの外周面に固定する。このとき、鍔部２０ｂの軸方向位置はステム部の肩面２６ｂ１よりもホイール側に位置する。
【００３１】
次に、軸受１をステム部２６のデフ側端部から圧入し、内輪１ａのホイール側端面１ａ２をステム部２６の肩面２６ｂ１に当接させる。
【００３２】
次に、ダストカバー１０をステム部２６のデフ側端部から圧入する。圧入中は、ステム部２６の外周面２６ａに案内された係止部１１ａが拡径方向に弾性変形する。その後、係止部１１ａが環状溝３０と対向すると同時に、弾性的に復元して環状溝３０に嵌まり込む。このとき、当接部１２ａが内輪１ａのデフ側端面１ａ３と当接すると同時に、係止部１１ａの端部が、円筒面２６ａに形成された環状溝３０の内壁３０ｂと当接する。このとき、当接部１２ａ、さらには筒部１１に設けられた係止部１１ａが僅かに弾性変形することで、ダストカバー１０が軸方向かつ伸張方向の弾性力を生じるので、ダストカバー１０をガタなくステム部２６に固定することができ、軸受１の位置決め効果を高めることができる。
【００３３】
以上のように、本発明のダストカバー１０によると、従来は複数の部材で行われていた、軸受１のステム部２６の円筒面２６ａへの固定と、軸受１内部への異物の侵入の防止とを同時に達成することができる。よって、従来のようにサークリップなどの固定具が不要となるため、部材数が減ることによるコストの低減と、工程数が減ることによる生産性の向上を図ることができる。
【００３４】
本発明の実施形態は上記に限られない。上記ではダストカバー１０が、ステム部２６に設けられた環状溝３０と係合する場合を示しているが、例えば、ステム部２６に丘部を設け、この丘部とダストカバー１０を係合することにより、軸受１の軸方向の位置決めを行うこともできる。
【００３５】
あるいは、上記の実施形態では、カバー部１２ｂは軸方向に垂直な平面であるが、例えば図６に示すように、外径へ向けてデフ側へ傾斜したテーパ状に形成してもよい。このとき、鍔部１２のうち外輪１ｂと対向する部分と、外輪１ｂのデフ側端面１ｂ１との隙間の最小値が、軸方向間隔がＬ２となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明を適用するドライブシャフトの部分断面図である。
【図２】摺動式等速ジョイントＪ１の縦部分断面図である。
【図３】（Ａ）摺動式等速ジョイントＪ１の横断面図である。（Ｂ）脚軸４６およびローラ・アセンブリ３の横断面図である。
【図４】（Ａ）本発明に係るダストカバー１０の断面図である。（Ｂ）ステム部２６の円筒面２６ａに設けられた環状溝３０の拡大図である。
【図５】ダストカバー１０の係止部１１ａと、ステム部２６の環状溝３０との係合状態を示す拡大図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示すダストカバー１０およびその周辺の断面図である。
【図７】従来のダストカバーおよびサークリップによる軸受の固定方法を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１     軸受
１ａ   軸受内輪
１ｂ   軸受外輪
２     外側継手部材
１０   ダストカバー
１１   筒部
１１ａ 係止部
１２   鍔部
１２ａ 当接部
１２ｂ カバー部
２６   ステム部
２６ａ 円筒面
３０   環状溝
Ｊ1    摺動式等速自在継手
Ｊ2    固定式等速自在継手
Ｓ     中間シャフト
【図１】
2007198399.tif 000003
【図２】
2007198399.tif 000004
【図３】
2007198399.tif 000005
【図４】
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【図５】
2007198399.tif 000007
【図６】
2007198399.tif 000008
【図７】
2007198399.tif 000009